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发表于 2019-9-21 21:43:17
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常见音乐档案的差异简介
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; Z' e' ~$ S1 M6 H& m. U" ^一直以来都有朋友在问：一般的MP3和CD音质有什么差别?耳机能不能听出MP3与无损格式的差别?音源档的好坏对听耳机时有什么影响?这次的「听．说音乐 - 生活音乐学」，我们就来谈谈这个问题吧。
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, U, G. J" |7 a- a B我们先来认识一下现在常见的音频规格，CD、MP3、与无损格式；黑胶唱片与密纹唱片(LP)在现在已不算常见，这次先不讨论。
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首先是现在录音的标准媒体规格 Compact Disc(CD)。8 Z: U$ Q# o8 V6 \
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CD是种产生于1982年的储存数字数据的光学盘片，用一条或以上的立体声音轨(Track)，以16位的PCM编码，采样率为44.1kHz。由荷兰的飞利浦公司与日本的Sony合作开发，之后再慢慢发展出一系列的光盘规格与产品。在这之前，音乐都是以模拟讯号来储存，如磁带录音带与黑胶唱片等。
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标准CD的直径为一般为12公分，可储存约74分钟的音讯 (8公分可储存20分钟上下) 。附带一提，现今CD音轨制定74分钟，是因为这能装下当时最长的录音《快乐颂》。据说当初飞利浦与Sony一开始都使用较小的光盘，但当时的Sony副社长大贺典雄说：「不能让歌剧在幕中中断，需得纳入贝多芬第九交响曲。若不是用户能接受的媒体那就没意义。」当代已知最长演奏为德国作曲家Wilhelm Furtwängler(威廉·福特万格勒)在1951年指挥的74分钟版，最后唱片就定为能收纳74分42秒音乐的120公厘光盘。0 e. n$ S Y; K. y' @" y
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再来讲讲无损格式是什么。 {- P3 A0 p6 c& l
$ H5 f) k5 \) o( h7 \$ q, Z顾名思义，无损一词即指非破坏性的压缩格式，使用无损压缩(Lossless)算法，能够将16位的PCM音频数据压缩到38%，且档案在压缩时不会有数据的遗失，现今无损格式最大宗以FLAC(Free Lossless Audio Codec)档案为主。另外还有：APE格式，为FLAC之前常见的无损格式，但是支持的播放器少；WAV格式，最常见的音讯文件，大多数的播放器皆可支持，但缺点是是档案巨大；其他比较少见的还有DTS、MLP、SONY的ATRAC、APPLE的AIFF等等；值得一提的是，早期被大家视如敝履的微软Windows Media的WMA音讯档案，在Windows Media 9以后有支持Lossless压缩运算，因此WMA的Lossless档也晋身成为无损格式的一员了。
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( X$ p7 u% u" }; j最后我们来看现在最流通的音乐格式：MP3。3 U3 {8 ]9 e p+ R: w
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MP3的全名是「Moving PictureExperts Group(MPEG) Audio Layer III(动态影像专家组音频层III)」，是在1991年，德国埃尔朗根研究组织的工程师们发明与制定。MP3从1995年开始在网络上旺盛的发展，主要是因为Nullsoft于1997年发行的Winamp，档案与程序相互促进发展，使普通的使用者容易地播放、制作、共享和收集MP3档案。
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MP3提供了不同的「比特率(bit rate)」选项，就是用来表示每秒音频所需的编码数据位数。编码的比特率位速最高质量可达320Kbps，基本不损失原本音效质量。5 ~8 o" W" U! m6 v. F S, @
! G9 q: F% n. u! y但用这个算法来对照的是，CD上未经压缩的音讯，比特率则是1411.2 kbps。' s8 p, d. L0 t8 ~
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简而言之，MP3就是破坏性的有损压缩格式，但可以大幅降低音源的信息量，以照片来说，就是像JPEG与RAW档案的差异，因此MP3的音源信息绝对会与原始录音档还差。
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但为什么我们听起来确觉得没有差异? 因为使用了许多技术的MP3，其中有一项很重要的心理声学，以透过建立人类听觉总体特征模型的MP3算法，让丢弃的部分不会被人耳识别出来，确定音讯的哪一部分可以丢弃。
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MP3将20Hz以下、20000Hz以上，人耳听不到的音频全数删除，以及相同频率的两条音频，将其中一条拿掉；透过以上采样演算后再重新编成一首歌。! g7 G, X+ M+ M. S5 f0 W" h
7 `7 [8 E/ b) l既然人耳本来就听不到了，理论上对听感是没有影响的，但音频的质量是很主观判断，有时还会参杂很重的安慰效果(Placebo effect)在里面；另一点是，即使人耳听起来并没有差异，在精细的扬声系统之下，缺陷就会被放大。
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8 J0 F- ~4 z: _. P, u测试：) p j- T* _9 B* O+ q
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Chord&Major选用了发烧友中的扬声系统标准测试曲，「Hotel California」的1994年演唱会版与1980年录音版，将CD转为FLAC与MP3，以Major8’13来测试。" Y& D) x5 N* X. O
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, a/ K3 i: O& P) L1 M' O p$ U( V我们发现，在演唱会这样的收音模式之下，FLAC文件的空间感可以漂亮的呈现出来，比如说在最前面观众拍手的部分，MP3档中听起来是平面的，但在FLAC档中却可以听到观众错落位置的空间感。 [6 ?, h* R8 S3 b2 P# N& w
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而录音室版本，MP3与FLAC档案听起来的差异则在各个乐器的分离度，例如bass音的位置前后与大小声；但是这几首音乐，用喇叭放出后几乎没有差别。
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结语： 9 M: P9 A( V8 N, A0 ~5 |7 {( g7 j
MP3是一种破坏性压缩的音乐格式，就算是320kbps还是会与无损格式有所差异。若单纯以音质的好坏来比较，会是: CD>FLAC无损格式>MP3。" z1 p. m( }6 c! S
$ ]& \: z Y+ x' y2 w" ^由于MP3所舍去的部分为20Hz以下，20000Hz以上，皆为一般人耳无法接收的部分，理论上320k bps的档案听起来会与flac、APE等无损格式无异。4 d1 A+ b. L* C9 ? d
5 A& \" T* r- Q! z但是实际上，人的听觉并非机械式的数据，我们可以在听感上感受到音场的延伸、空间感、声音的温湿圆扁等不同于数据的感受，当然这与每个人的感受度也有关系。3 O: p' E6 V# m9 k) @+ w2 c
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除了音乐的感受性，每个人的耳蜗与头骨构造不同，造成的讯息传导与共鸣也会不同；前端录音的部分也有关系，包括采用DSD或是PCM采样；再来是播放器的不同、声卡或音效处理器的功能强弱，这些都是影响听觉的因素。# J& V8 g6 @& F3 P! X
! W# @1 D. F9 e) ]好的耳机绝对可以听出192k与320k的差异，但320k以上，就得每个人亲自去试、比较，320k与无损格式的感受差异才会比较准确。( n( D( \! v9 Q. H
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这边要注意，就如同JPEG无法转成RAW文件，较低的规格是无法转成比较高的规格的，把你手边的MP3档，转成FLAC或是烧成CD，他还是只有MP3文件的质量而已。而对于编辑、混音处理的音源，要使用无失真格式，否则有损压缩产生无法预测的误差，且多次编码产生的损失会混杂在一起，在处理完后将会变得更加明显。* C) j! M; C, p
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但是我们也没办法否认MP3的价值，虽然他冲击到唱片产业，但是他的便利性也让更多音乐可以广为流传。音乐和语言一样，必须要有共同性与流通性才会慢慢普及，进而探索其价值，除非之后会有无损格式播放器的普及、以及大众对音乐的感受有集体性的增加，不然也只是强调90%与95%的细微差而已。
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3 R: s2 ~, M7 V5 L0 `再者，就是关于「音乐」定义的问题，并不是只有在好的扬声系统之下呈现的音乐才叫音乐，我们更应该去思考「音乐」在自己生活中扮演的角色是什么。
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